L'optimisation de la formulation du polyaspartique est un processus précis et systématique visant à équilibrer les performances, les propriétés d'application, les coûts et les exigences environnementales.Le noyau de ce processus consiste à ajuster les ratios des composants, en incorporant des additifs fonctionnels, en sélectionnant de nouvelles matières premières et en optimisant les paramètres de processus pour améliorer les performances globales du revêtement.
Optimisation des composants de base
1. Sélection et combinaison de résines polyaspartiques
Contrôle de la réactivité:
La sélection de combinaisons de résines avec des substituants variables (R1, R2) et des poids moléculaires (par exemple, durcissement rapide plus durcissement lent) contrôle avec précision le temps de gel (réglable de quelques minutes à plusieurs dizaines de minutes).
Direction de l' optimisation:
Étendre les fenêtres d'application tout en assurant un séchage rapide (passible en 1 à 2 heures).
Balance des performances:
- Dureté contre souplesse:Les résines très ramifiées fournissent une dureté, tandis que les résines à longue chaîne améliorent la souplesse et la résistance aux chocs à basse température (par exemple, les revêtements pour les pales d'éoliennes doivent résister aux chocs à -40 °C).
- Résistance chimique:Sélection des structures d'amines cycloaliphatiques (comme les dérivés de l'IPDA) pour améliorer la résistance aux solvants.
Des stratégies innovantes:
- Modification du mélange:Le mélange avec de petites quantités de résines fonctionnelles hydroxyle (polyester,acrylate) ou résines époxy pour améliorer l'adhérence ou réduire les coûts (la compatibilité et les mécanismes de réaction doivent être soigneusement considérés).
2Sélection des polyisocyanates (-composant NCO)
Influence des types:
- Trimmer HDI: choix courant; excellente résistance aux intempéries, viscosité modérée.
- Trimant IPDI: dureté plus élevée et meilleure résistance à la chaleur, mais viscosité et coût plus élevés.
- Trimère mixte: les mélanges HDI/IPDI équilibrent performance et coût.
Ratio NCO:NH (ratio équivalent, typique 1.0:1.0):
- Ratio > 1.0: Densité de liaison croisée plus élevée, dureté et résistance chimique accrues, mais réduisant potentiellement la souplesse.
- Ratio < 1.0: Il conserve plus de groupes aminés secondaires, ce qui augmente sa souplesse, mais peut compromettre la résistance aux solvants.
Optimisation des systèmes additifs clés
1. Rhéologie et contrôle du nivellement
2Systèmes de durcissement et de catalyseur
Sélection du catalyseur:
- Organotine divalente (DBTL):Efficace mais problématique du point de vue environnemental (de plus en plus restreinte).
- Catalyseurs sans métaux (par exemple, amines tertiaires):Les tendances environnementales telles que le DABCO ou le DMDEE nécessitent une optimisation importante pour éviter la fragilité.
- Nouveaux catalyseurs écologiques:Les complexes bismuth-zinc (par exemple, Borchi Kat 315), l'activité d'équilibrage et les préoccupations environnementales.
Stratégies d'optimisation:
- Durcissement à basse température: augmentation de la dose du catalyseur ou utilisation de catalyseurs actifs à basse température (par exemple, DMDEE) pour une application inférieure à 5 °C.
- Contrôle de la durée de conservation du pot à haute température: réduction de la dose du catalyseur ou ajout de retardateurs (p. ex. esters de phosphate acide).
3Amélioration de la résistance aux intempéries et de la stabilité
Protection contre les UV:
- Pour les appareils de traitement des déchets:Benzotriazoles (par exemple, Tinuvin 1130) qui absorbent les UVB/UVA.
- HALS (stabilisateurs lumineux d'amines à obstacle):Par exemple, Tinuvin 292, qui neutralise les radicaux pour prévenir l' jaunissement (utiliser avec prudence avec les substances acides).
Stabilité thermo-oxydante:
- Ajout d'antioxydants (par exemple, Irganox 1010).
Stabilité du stockage:
- Les dévoreurs d'humidité:Ajout de tamis moléculaires (p. ex. pâte Baylith L) pour prévenir les réactions NCO-eau.
- Stabilité de dispersion:Disperseurs polymères (par exemple, BYK-163) empêchant la sédimentation des pigments et des charges.
Conception du système de pigment et de remplissage
1Application des charges fonctionnelles
2Sélection et dispersion des pigments
Résistance aux intempéries:
Sélection des pigments inorganiques (par exemple, dioxyde de titane, oxydes de fer) ou des pigments organiques à haute performance (par exemple, quinacridone rouge).
Processus de dispersion:
- Le broyage avec du zirconium ou des perles de verre dans des dispersants à grande vitesse à une finesse ≤ 20 μm.
- Sélection des dispersants avec des groupes d'ancrage appropriés (par exemple, BYK-110 pour les pigments inorganiques).
Stratégies d'optimisation de l'environnement et des coûts
1Systèmes à haute teneur en solides/sans solvants
- Réduction de la viscosité de la résine:Sélection des esters polyaspartiques de faible viscosité.
- Diluant réactif:Ajout de petites quantités d'esters polyaspartiques monofonctionnels ou d'isocyanates de faible viscosité (par exemple, monomère HDI) pour réduire la viscosité sans compromettre le lien croisé.
2. matières premières à base de bio/renouvelables
- Résines à base biologique:Ésters polyaspartiques partiellement à base de bio dérivés de polyols modifiés à partir d'huile végétale (p. ex. produits partiellement à base de bio de BASF).
- Remplisseurs naturels:Utilisation de charges renouvelables telles que la poudre de bambou ou les cendres de coquilles de riz (résoudre les problèmes de résistance à l'eau requis).
3Contrôle des coûts
- Substitution du remplissage:Remplacement partiel du sable de quartz par du carbonate de calcium (proportion de contrôle pour éviter une perte de dureté).
- L'approvisionnement est localisé:Utilisation de résines polyaspartiques domestiques de haute performance pour réduire les coûts des matières premières.
- Formulation simplifiée:Réduction expérimentale de la variété des additifs (additifs multifonctionnels remplaçant les additifs monofonctionnels).
Optimisation spécifique au scénario
Méthodes expérimentales de validation et de caractérisation
Tests rigoureux requis pour l'optimisation:
- Propriétés d'application:Temps de gel (GB/T 7123), durée de vie du pot, limites de relâchement (ASTM D4402).
- Propriétés mécaniques:Dureté (Shore D, ISO 868), résistance à l'abrasion (Taber, ASTM D4060), adhérence (méthode de détachement, ISO 4624).
- Résistance aux intempéries et aux produits chimiques:Les tests de résistance aux produits chimiques doivent être effectués sur une base de la méthode suivante:
- Analyse microstructurelle:SEM pour la dispersion du chargeur, DSC pour la température de transition du verre (Tg), FTIR pour le degré de durcissement.
Logique de base de l'optimisation de la formulation
Les clés d'une optimisation réussie
Définition précise des exigences:Prioriser clairement les performances de base du revêtement (par exemple, résistance à l'abrasion pour les revêtements de sol, résistance aux chocs pour l'énergie éolienne).
Interaction synergique des composants:Évitez les interactions additives annulant les avantages (par exemple, un excès d'agents de nivellement au silane peut réduire l'adhésion).
Iteration dynamique:Un dépistage rapide des ratios optimaux par le biais du DOE (Designing of Experiments), combiné à la validation dans des scénarios d'application.
Grâce à une optimisation continue, le polyaspartique dépasse progressivement les limites de performance, en progressant vers une durabilité plus élevée, une construction plus intelligente et une plus grande durabilité environnementale.
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